有源谐波滤波器和再生能量控制装置及其操作方法与流程

背景技术：

本发明整体涉及用于滤除谐波和控制再生能量的电路，并且更具体地涉及与可调速驱动器(asd)一起使用的有源谐波滤波器(ahf)和再生能量控制(rec)装置及其操作方法。

常用于执行功率转换的一种类型的系统是可调速驱动器(asd，也称为变频驱动器(vfd))。asd是一种工业控制装置，为驱动系统诸如例如交流(ac)感应电机提供可调频率、可调电压操作。asd通常接收ac功率输入，使用整流器将ac功率输入转换为直流(dc)功率，并且使用反相器将dc功率逆变为具有期望的电压和频率的ac功率输出以控制电机。asd的这种可变操作能够精确控制ac电机速度和扭矩。然而，asd将谐波引入到实现它们的系统中，因为asd是非线性负载。

非线性负载将谐波引入系统，因为非线性负载汲取的电流的波形与电源电压的正弦波形不匹配。asd是非线性负载，因为它们包括不一定汲取正弦电流的整流器，并且在某些情况下，在输入电流大于30％时产生总谐波失真(thd)。流过系统阻抗的谐波电流产生电压谐波，使电源电压失真。谐波电流也会增加rms电流，在电网上引入应力，并可能损坏设备。结果，谐波可能破坏设备的正常操作，并且增加任何给定系统的运行成本。

通常使用不同类型的谐波滤波器来管理谐波。无源谐波滤波器包括电容器、电感器和/或电阻器，为特定的谐波频率提供低阻抗路径，以便吸收系统中的主导谐波电流。有源谐波滤波器包括通常使用脉宽调制进行控制的转换器。有源谐波滤波器用它们的转换器主动监测和控制谐波滤除。然而，在任何一种情况下，谐波滤波器通常被构造为与实现该谐波滤波器的asd分开的驱动器，特别是在谐波滤波器必须改装至现有asd的情况下。

与asd相关联的另一个问题是再生能量的产生，该再生能量是从反相器正在运行的电机返回至asd反相器的能量。电机在减速并且由电机控制的负载开始以快于同步速度更快的速度牵拉电机时将产生再生能量，导致电机充当发电机。例如，当升降机向下行进时，其电机使其减速下降，产生负扭矩，并由此产生再生能量。再生能量使用两种不同的方法进行控制。动态制动法将再生能量引导至制动电阻器装置，该制动电阻器装置将再生能量以热量形式耗散。一种更优选的再生制动方法是将再生能量引导回电机的电源或能量储存系统。这两种方法通常通过将驱动器改装至现有asd来执行。

虽然上述滤除谐波和控制再生能量的方法提供了妥善的解决方案，但这些解决方案彼此分离。因此，为了在现有asd中滤除谐波并控制再生能量，需要在asd上安装谐波滤波驱动器和再生能量驱动器。这两个独立的驱动器大大增加了asd的使用成本，并且需要额外的硬件空间。因此，增加两个驱动器，在实现能够利用谐波干扰操作并且当其负载产生再生能量的asd时带来了严重的经济和设计困难。

因此，期望设计一种更紧凑并且经济有效的解决方案来滤除asd中的谐波并控制其中的再生能量。

技术实现要素：

本发明的实施方案提供了用于主动滤除asd中的谐波并控制asd的再生能量输出的单个装置。该电路可以以现有asd作为改装驱动器来实现。

根据本发明的一个方面，用于asd的ahf和rec装置包括反相器和控制系统，该控制系统操作地耦接到反相器以选择性地控制其操作。控制系统被编程用于：使反相器在ahf模式下操作，以便滤除存在于asd的输入端处的谐波；并且使反相器在rec模式下操作，以便控制从asd流入反相器的再生能量。

根据本发明的另一方面，一种操作能够耦接到asd并且具有控制其的ahf和rec装置的方法由控制器来执行。该方法包括：监测asd的输入端处的谐波；使ahf和rec装置在ahf模式下操作，以滤除谐波；确定再生能量从asd流入ahf和rec装置；以及将ahf和rec装置的操作从ahf模式切换为rec模式，以管理再生能量。

根据本发明的另一方面，具有用于asd的ahf和rec的改装驱动器包括：驱动器输入端/输出端，该驱动器输入端/输出端能够接收功率输入端以及释放功率输出端；以及滤波电抗器，该滤波电抗器具有耦接到驱动器输入端/输出端的一个或多个电感器。改装驱动器还包括反相器，该反相器具有ac侧和dc侧，其中ac侧通过电抗器耦接到驱动器输入端/输出端。改装驱动器还包括：电容器组，该电容器组包括耦接到所述反相器的dc侧的一个或多个电容器；以及二极管，该二极管具有阴极和阳极，其中阴极耦接到电容器组。改装驱动器还包括驱动器输入端，该驱动器输入端耦接到二极管的阳极并且能够接收再生能量；此外，改装驱动器包括控制器，该控制器被配置为：使反相器在ahf模式下操作，以滤除存在于asd的输入端处的谐波；使反相器在rec模式下操作，以调节流入驱动器输入端并且流入二极管的阳极的再生能量；并且在驱动器输入端未接收再生能量并且存在于驱动器输入端/输出端处的谐波的特征在于低于预设阈值的情况下，使反相器去激活。

根据以下具体实施方式和附图，本发明的各种其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

附图示出了目前预期用于执行本发明的优选的实施方案。

在附图中：

图1为根据本发明的一个实施方案的电气系统的示意图，该电气系统包括耦接到asd的ahf和rec装置。

图2为根据本发明的一个实施方案的图1的电气系统的等效电路的示意图，其中ahf和rec装置的反相器在ahf模式下操作。

图3为根据本发明的一个实施方案的图1的电气系统的等效电路的示意图，其中ahf和rec装置的反相器在rec模式下操作。

图4为图1的电气系统的等效电路的示意图，其中ahf和rec装置的反相器处于关断状态。

图5为示出根据本发明的一个实施方案的用于控制图1的ahf和rec装置的技术的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及ahf和rec装置或驱动器，及其用于滤除存在于asd的功率输入端中的谐波并且控制来自asd的再生能量输出的操作方法。ahf和rec装置包括反相器和控制器，该控制器被配置为使反相器在ahf模式和rec模式下操作。控制器使反相器在ahf模式下操作，以滤除asd输入端处的谐波。如果asd开始向ahf和rec电路输出再生能量，则控制系统使反相器在rec模式下操作，以将输出引导回功率输入端。

现在参见图1，示出了根据本发明的一个实施方案的电气系统10。电气系统10包括电源12、asd14以及ahf和rec装置或驱动器16。电源12为三相电源。电源12的每个相18、20、22由ac电源24和具有电感ls的源极电感器26表示。在一些实施方案中，电源12为公用电网。然而，电源12可以为另一种类型的电源的形式，诸如能量存储装置或发电机。电源12将包括源电压vs和源电流is的ac功率输出到asd14。

asd14包括外壳28，该外壳具有耦接到电源12的每个相18、20、22的asd输入端30并且接收线电流il。在外壳28内，asd输入端30耦接到ac线电抗器32。线电抗器32被示为三个电感器34，每个电感器具有线路电感lac，并且耦接到电源12的相18、20、22中的一者。在一些实施方案中，每个电感器34是具有多于一个电感器和总线路电感lac的电感器组。asd14还包括三相整流器桥36，其耦接到线电抗器32。整流器36包括六个二极管38的布置，其用于将来自线电抗器32的ac功率转换为dc功率。由dc链路40接收来自整流器36的dc功率，该dc链路40具有正总线42和负总线44，其上具有dc链路电压vdc。dc链路40耦接到再生能量输出端46、电容器组48以及asd反相器52的dc侧50。电容器组48具有电容cdc，并且可包括一个或多个电容器。在一个示例性实施方案中，反相器52包括一系列绝缘栅双极晶体管(igbt)开关和反向并联二极管(未示出)，它们共同形成脉宽调制(pwm)反相器，该pwm反相器能够使其dc侧50的dc功率逆变为ac侧53的ac功率，并且将ac侧53的ac功率转换为dc侧50的dc功率。反相器52的ac侧53耦接到外壳28的asd输入端/输出端(i/o)54。

在各种实施方案中，asd14可以不包括线电抗器32，而是包括一个或多个dc扼流圈。作为一个非限制性示例，asd14可包括在整流器36和电容器组48之间的dc链路40的正总线42上具有电感ldc的第一dc扼流圈，以及在整流器36和电容器组48之间的dc链路40的负总线44上具有电感ldc的第二dc扼流圈。作为另一个非限制性示例，asd14可以仅包括正总线42上的第一dc扼流圈和负总线44上的第二dc扼流圈中的一者。此外，在一些实施方案中，asd14可以不包括线电抗器32或dc扼流圈。

当asd14在正常条件下操作时，dc链路40将其上的dc功率传送至电容器组48和反相器52，并且反相器52将ac功率传送至外壳28中的asdi/o54。耦接到asdi/o54的ac电机56接收ac功率并且操作以向负载(未示出)供电。当asd14在再生条件下操作时，即，当电机56将ac功率传送回asdi/o54时，反相器52接收ac功率并将其转换为dc链路40上的dc功率。由于整流器36仅用于将ac功率转换为dc功率并且不将ac功率转换为dc功率，因此，即使在再生能量条件下，dc链路40也将接收自反相器50的dc功率传送至再生能量输出端46，该再生能量输出端46耦接到ahf和rec装置16，如下文所详述。

ahf和rec装置16包括外壳58和再生能量输入端62，其中外壳58具有接触电源12的每个相18、20、22的i/o60，再生能量输入端62耦接到asd14的再生能量输出端46。i/o60耦接到ac滤波电抗器64的第一端部66。滤波电抗器64被示为三个滤波电感器68，每个滤波电感器具有滤波电感lac，并且耦接到电源12的相18、20、22中的一者。在其他实施方案中，每个电感器68是包括多于一个电感器并且具有总电感lf的电感器组。滤波器电感lf可以等于或不等于线路电感lac。此外，在一些实施方案中，根据滤波电感器64的尺寸要求，滤波电感器64定位在外壳58的外部。

滤波电抗器64的第二端部70耦接到ahf和rec反相器72的ac侧74。具有与之相关的滤波器电压vaf的滤波电流扫在滤波电抗器64的第二端部70和反相器72的ac侧74之间流动。反相器72包括六对76的igbt开关78和反向并联二极管80，它们共同形成pwm反相器，该pwm反相器能够将ac侧74的ac功率转换为其dc侧82的dc功率，并且将dc侧82的dc功率逆变为ac侧74的ac功率。反相器72的dc侧82耦接到dc链路83，该dc链路83具有正总线85和负总线87，其上具有dc链路电压vd。dc链路83耦接到dc电容器组84和二极管86。电容器组84具有电容cd，并且可包括一个或多个电容器，该一个或多个电容器耦接到二极管86和rec输入端62。电容器组84可被视为储能元件。二极管86包括在其第一端部88上的阴极和在其第二端部90上的阳极，其中阴极耦接到反相器72和电容器组84的dc侧82，并且阳极耦接到再生能量输入端62。

ahf和rec装置16还包括被构造或编程用于控制反相器72的控制系统或控制器92以及为控制器92提供各种测量的多个传感器96、98、100、102、103。传感器96、98、100、102、103包括供电电压传感器96、滤波电流传感器98、第一dc链路电压传感器100、线电流传感器102和第二dc链路电压传感器103，其各自测量或感测不同电压或电流。供电电压传感器96测量来自电源12的供电电压vs；滤波电流传感器98测量滤波电抗器64和反相器72之间的滤波电流if；第一dc链路电压传感器100测量asd14的dc链路40的dc链路电压vdc；线电流传感器102测量流入asd输入端30的线电流il；并且第二dc链路电压传感器103测量ahf和rec装置16的dc链路83的dc链路电压vd。供电电压传感器96、滤波电流传感器98、第一dc链路电压传感器100、线电流传感器102和第二dc链路电压传感器103中的每一者可包括一个或多个传感器，以根据需要测量它们相应的电压和电流。

ahf和rec装置16还包括任选的电磁干扰(emi)滤波器104。emi滤波器104可包括在ahf和rec装置16中，以减少由asf14的反相器52和/或ahf和rec装置16的反相器72产生的开关噪声。emi滤波器104为无源rc滤波器，器具有串联的电阻器组106和电容器组108的三个并联分支，并且可以被视为一阶高通滤波器。然而，在其他实施方案中，emi滤波器104可具有不同的构型。每个电阻器组106可包括具有总电阻rc的一个或多个电阻器，并且每个电容器组108可包括具有总电容cf的一个或多个电容器。电阻器组106可以由紧凑型电阻器形成，并且电容器组108小于asd14的电容器组48和电容器组84。电阻器组106可以被视为阻尼电阻器，其降低电气系统10中的质量因子q以便消除振荡。

emi滤波器104可通过一组继电器114选择性地耦接到i/o60和滤波电抗器68的第一端部66之间的节点112，该继电器114可在闭合或导通状态和断开或关断状态下操作。在包括emi滤波器104的实施方案中，控制器92被配置为控制继电器114。控制器92可在各种条件下被构造或编程用于将继电器114从关断状态切换为导通状态，其具有不期望的emi水平，诸如当asd14的反相器52或ahf和rec装置16的反相器72的切换频率等于或高于预定或预设的切换频率阈值时。作为一个非限制性示例，当反相器52或反相器72的切换频率等于或高于10khz时，控制器92可使继电器114在导通状态下操作。

控制器92被配置为控制反相器72处于导通状态和关断状态。控制器92可使用两种不同的模式使反相器72在导通状态下操作：ahf模式和rec模式。如果既不需要ahf模式也不需要rec模式，控制器92使反相器72保持在关断状态。当电源12向asd14供电时，控制器92将使反相器72在ahf模式下操作，在线电流il或关断状态下消除谐波。如果asd14输出由电机56产生的再生能量，则控制器92将使反相器72在rec模式下操作，以控制再生能量并将其引导回电源12。当使反相器72在ahf模式、rec模式和关断状态中的任一个下操作时，控制器92可使继电器114在导通状态下操作，以使emi滤波器104连接到节点112。

现在参见图2-图4并且重新参考图1，根据本发明的一个实施方案，示出了电气系统10的等效电路116、118、120的示意图。图2的等效电路116示出了当控制器92使反相器72在ahf模式下操作时的电气系统10。图3的等效电路118示出了当控制器92使反相器72在rec模式下操作时的电气系统10。等效电路120示出了当控制器92控制反相器72处于关断状态时的电气系统10。为清楚起见，图2-图4中未示出asd14的外壳28以及ahf和rec装置16的外壳58、控制器92和传感器96、98、100、102、103。

参见图2，电源12向asd14供电以驱动等效电路116中的电机56。由于电机56不产生再生能量，asd14正常运行，并且ahf和rec装置16的二极管86(图1)阻止电流在asd14的dc链路40与ahf和rec装置16的dc链路83之间流动。这相当于在dc链路40和dc链路83之间不存在连接。因此，二极管86以及dc链路40和dc链路83之间的连接在图2的等效电路116中未示出。

为了使二极管86阻挡dc链路40和dc链路83之间的电流，dc链路83上的dc链路电压vd必须高于dc链路40上的dc链路电压vdc。当反相器72在ahf模式下操作时，控制器92确保dc链路电压vd高于dc链路电压vdc。控制器92使用第二dc链路电压传感器103感测dc链路电压vd，并且将dc链路电压vd调节至预设ahf电压。当控制器92使反相器72在ahf模式下操作时，将ahf电压设置为确保ahf和rec装置16正常运行的值。

此外，作为非限制性示例，控制器92使ahf和rec电路16的反相器72在ahf模式下操作，因为asd14的asd输入端处30的thd高于预定或预设的thd阈值，诸如15％、10％、5％或3％。根据asd14实施的应用和/或位置的要求来设置thd阈值，因为不同的应用和国家可能需要比其他应用和国家更低的thd。在ahf模式下，控制器92操作反相器72，以滤除存在于asd输入端处30的线电流il中的谐波。谐波由asd14的整流器36在线电流il中产生，因为整流器36不汲取正弦电流以匹配电源12的供电电压vs的正弦波形。因此，整流器36使线电流il失真，并且可在asd输入端30处产生超过30％的thd。在许多应用中，这种thd水平是不可接受的。由此，作为非限制性示例，控制器92被配置为将thd水平降低至目标值，诸如15％、10％、5％或3％。与thd阈值的设置类似，将根据asd14的应用和/或将执行该应用的位置来设置目标thd。

为抵消线电流il中的谐波，控制器92在任何给定时刻监测线电流il中的谐波电平，并使用反相器72通过外壳58的i/o60(图1)将那些谐波的相反或反向谐波注入回线电流il。反向谐波的注入抵消了线电流il中的谐波。控制器92监测线电流il，并基于供电电压传感器96、滤波电流传感器98和线电流传感器102得到的测量结果，测定注入线电流il中的相应的电流。控制器92可监测并且取消线电流il中谐波，直至达到特定谐波，诸如第50个谐波。作为一个非限制性示例，通过这样做，控制器92降低源电流is中的thd，并且可提供额外的益处，诸如功率因数校正。此外，控制器92可激活emi滤波器104以抵消asd14的反相器52和/或ahf和rec装置16的反相器72的切换频率。

参见图3，电机56在等效电路118中产生再生能量。由电机56产生的再生能量导致dc链路电压vdc增加。一旦dc链路电压vdc高于dc链路电压vd，电流将开始从asd14流向ahf和rec装置16。更具体地，当asd14处于再生能量条件下时，电流从dc链路40通过外壳28的asd输出端46(图1)、外壳58的i/o62和二极管86流向dc链路83。由于整流器36无法以相反方向操作(即，整流器36无法将dc链路电压vdc转换成ac电压)，因此电流不再通过整流器36流向线电抗器32。由于整流器36在再生条件下不导通，因此图3的等效电路118不包括线电抗器32或整流器36。

控制器92可使用一种或多种方法来确定asd14是否处于再生条件下。控制器92使用第一dc链路电压传感器100监测dc链路电压vdc，以确定dc链路电压vdc是否已达到或超过第一再生电压阈值。控制器92还可以使用dc链路电压传感器103监测dc链路电压vd，以确定dc链路电压vd是否已达到或超过第二再生能量阈值。此外，控制器92可使用第一dc链路电压传感器100和第二dc链路电压传感器103对dc链路电压vdc与dc链路电压vd进行比较，以确定dc链路电压vdc和dc链路电压vd之间的差值是否等于或大于dc链路电压差阈值。

由于asd14将再生能量从电机56导向ahf和rec装置16，因此控制器92使反相器72在rec模式下操作。控制器92使用第一dc链路电压传感器100和/或第二dc链路电压传感器103(图1)检测asd14处于再生条件下。当第一dc链路电压传感器100感测到dc链路电压vdc等于或高于第一再生电压阈值、第二dc链路电压传感器103感测到dc链路电压vd等于或高于第二再生电压阈值时，或者当第一dc链路电压传感器100和第二dc链路电压传感器103感测到的dc链路电压vdc和dc链路电压vd之间的差值大于dc链路电压差阈值时，控制器92切换为rec模式。当处于rec模式时，控制器92操作反相器72以将功率引导回电源12，使得不浪费再生能量。控制器92将功率引导回供电电压vs的电源12，如供电电压传感器96所测得。换句话讲，控制器92控制反相器72，使得滤波电抗器64的第一端部66的电压输出等于供电电压vs的电压输出。

此外，控制器92可任选地通过将继电器114切换至导通状态，将rec滤波器104耦接到处于rec模式下的节点112。然而，由于控制器92通过反相器72控制对电源12的输出，因此通常不需要将emi滤波器连接至处于以rec模式下的节点112。因此，在一些实施方案中，每当控制器92使反相器72在rec模式下操作时，控制器92可被配置为不将继电器114切换至导通状态。

参见图4，电源12以与图2所示类似的方式向asd14供电以驱动等效电路120中的电机56。由于电机56不产生再生能量，asd14正常运行，并且ahf和rec装置16的二极管86阻止电流在asd14的dc链路40与ahf和rec装置16的dc链路83之间流动。因此，二极管86阻止在dc链路40和dc链路83之间建立连接。然而，与图2不同，图4示出了线电流il中的thd不等于或高于thd阈值的情况。因此，控制器92无需使反相器72在ahf模式或rec模式下操作。因此，控制器92控制处于关断状态的反相器，并且无电流从电源12流入滤波电抗器64的第一端部66(图1)。由于无电流流入滤波电抗器64或二极管86，图4的等效电路120不包括电连接在节点112(图1)和asd14的dc链路40之间的ahf和rec电路16的任何部件。更具体地，图4中未示出滤波电抗器64、反相器72、电容器组84和二极管86。

控制器92连续监测传感器96、98、100、102、103，同时控制处于关断状态的反相器72，以监测各种测量的电压和电流的状态。作为非限制性示例，控制器92可连续确定asd14的asd输入端30处的thd是否上升到或高于thd阈值，以及dc链路电压vdc是否上升到或高于再生电压阈值。控制器92还可以确定是否激活任选的emi滤波器104。当反相器72处于关断状态时，asd14的反相器52仍将运行。因此，可能需要emi滤波器104来减少由反相器52产生的开关噪声。

虽然控制器92通常控制反相器72处于关断状态下，当既不需要ahf模式也不需要rec节点时，控制器92也可以被配置为保持反相器72处于关断状态下，而不是使反相器在ahf模式下操作。作为一个非限制性示例，如果在应用中使用asd14不需要减小由整流器36引起的thd，则控制器92可被配置为永远不使反相器72在ahf模式下操作。在这种情况下，dc链路电压vdc等于或高于再生电压阈值并且原本将使反相器72处于关断状态时，控制器92将使反相器72在rec模式下操作。由此，控制器92的构型非常适于asd14的应用。

现在参见图5并且重新参考图1，示出了根据一个示例性实施方案的用于控制电气系统10的ahf和rec装置16的技术122，该技术由ahf和rec装置16中的控制器或与ahf和rec装置16相关联的控制器诸如控制器92来执行。当功率从电源12输入到asd14时，诸如在asd14启动时，过程140在步骤124处开始。在步骤126处，控制器96确定是否需要滤除存在于线电流il中的谐波。如果asd14的asd输入端处30的thd小于thd阈值，则控制器92前进至步骤128，其中控制器保持反相器72处于关断状态。

在包括emi滤波器104的实施方案中，控制器92前进至任选的步骤130、132。否则，控制器92直接前进至步骤134。在步骤130处，控制器确定是否激活emi滤波器104。如果反相器52或反相器72的切换频率等于或高于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤132，并将继电器114从关断状态切换至导通状态，以将emi滤波器104连接至节点112。如果反相器52和反相器72的切换频率低于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤134，并确定asd14是否处于再生能量条件下。如果dc链路电压vdc小于第一再生电压阈值、dc链路电压vd小于第二再生电压阈值，或者如果dc链路电压vdc和dc链路电压vd之间的差值小于dc链路电压差阈值，控制器92返回至步骤126。

再次参见步骤126，如果控制器92确定asd输入端处30的thd等于或高于thd阈值，则控制器92前进至步骤136，并使反相器72在ahf模式下操作。在包括emi滤波器104的实施方案中，控制器92前进至任选的步骤138、140。否则，控制器92直接前进至步骤134。在步骤138处，控制器确定是否激活emi滤波器104。如果反相器52或反相器72的切换频率等于或高于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤140，并将继电器114从关断状态切换至导通状态，以将emi滤波器104连接至节点112。如果反相器52和反相器72的切换频率低于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤134，并确定asd14是否处于再生能量条件下。如果dc链路电压vdc小于第一再生电压阈值、dc链路电压vd小于第二再生电压阈值，或者如果dc链路电压vdc和dc链路电压vd之间的差值小于dc链路电压差阈值，控制器92返回至步骤126。

再次参见步骤134，如果dc链路电压vdc等于或大于第一再生电压阈值、dc链路电压vd等于或大于第二再生电压阈值，或者如果dc链路电压vdc和dc链路电压vd之间的差值等于或大于dc链路电压差阈值，控制器92前进至步骤142，并且使反相器72在rec模式下操作。在包括emi滤波器104的实施方案中，控制器92前进至任选的步骤144、146。否则，控制器92直接前进至步骤148。在步骤144处，控制器确定是否激活emi滤波器104。如果反相器52或反相器72的切换频率等于或高于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤146，并将继电器114从关断状态切换至导通状态，以将emi滤波器104连接至节点112。如果反相器52和反相器72的切换频率低于切换频率阈值，则控制器92前进至步骤148，并确定asd14是否处于再生能量条件下。如果dc链路电压vdc仍然等于或大于再生电压阈值，在步骤142处，控制器92继续使反相器72在rec模式下操作。如果dc链路电压vdc小于再生电压阈值，控制器92返回至步骤126。

控制器92将继续遵循图5的过程122执行，直至asd14关闭。通过这种方式，根据控制器92的构型，电气系统10中的thd将得到改善，并且将适当地控制由电机56产生的再生能量返回电源12。然而，如上所述，可根据使用asd14的应用的特定需要来修改过程122。作为一个非限制性示例，在thd并非特定应用或地点的关注点或要求的情况下，控制器92可被配置为不执行过程122的步骤126、136、138、140，并且相反，控制器92将从步骤124、134直接前进到步骤128。换句话讲，控制器92将不确定是否要消除存在于线电流il中的谐波，并且将保持反相器72处于关断状态，除非控制器92检测到dc链路40上的再生能量。

因此，本发明的实施方案有利地提供了一种ahf和rec装置，该ahf和rec装置兼有滤除输入asd中并且控制由耦接到asd的电机所产生的再生能量的能力。ahf和rec装置包括反相器和控制器，该控制器根据由多个电压和电流传感器进行的测量来操作反相器。当asd输入端处的thd等于或高于预定义的thd阈值时，控制器使反相器在ahf模式下操作，以使thd降至thd阈值以下。当asd中的dc链路电压等于或高于第一再生电压阈值时、ahf和rec装置中的dc链路电压等于或高于第二再生电压阈值，或者如果asd的dc链路电压与ahf和rec装置的dc链路电压之间的差值大于dc链路电压差阈值，控制器使反相器在rec模式下操作，以控制asd的再生能量输出并且使再生能量返回到为asd供电的电源。在一些实施方案中，ahf和rec装置还可包括emi滤波器以减少开关噪声。ahf和rec装置提供了滤除谐波并控制asd中的再生能量的紧凑并且经济有效的解决方案，并且可耦接到作为改装驱动器的asd。事实上，ahf和rec装置可提供一种解决方案，其中硬件的尺寸是先前解决方案的一半，需要用于谐波滤除和控制再生能量的单独驱动器。

根据本发明的一个实施方案，用于asd的ahf和rec装置包括反相器和控制系统，该控制系统操作地耦接到反相器以选择性地控制其操作。控制系统被编程用于：使反相器在ahf模式下操作，以便滤除存在于asd的输入端处的谐波；并且使反相器在rec模式下操作，以便控制从asd流入反相器的再生能量。

根据本发明的另一个实施方案，一种操作能够耦接到asd并且具有控制其的ahf和rec装置的方法由控制器来执行。该方法包括：监测asd的输入端处的谐波；使ahf和rec装置在ahf模式下操作，以滤除谐波；确定再生能量从asd流入ahf和rec装置；以及将ahf和rec装置的操作从ahf模式切换为rec模式，以管理再生能量。

根据本发明的另一个实施方案，具有用于asd的ahf和rec的改装驱动器包括：驱动器输入端/输出端，该驱动器输入端/输出端能够接收功率输入端以及释放功率输出端；以及滤波电抗器，该滤波电抗器具有耦接到驱动器输入端/输出端的一个或多个电感器。改装驱动器还包括反相器，该反相器具有ac侧和dc侧，其中ac侧通过电抗器耦接到驱动器输入端/输出端。改装驱动器还包括：电容器组，该电容器组包括耦接到所述反相器的dc侧的一个或多个电容器；以及二极管，该二极管具有阴极和阳极，其中阴极耦接到电容器组。改装驱动器还包括驱动器输入端，该驱动器输入端耦接到二极管的阳极并且能够接收再生能量；此外，改装驱动器包括控制器，该控制器被配置为：使反相器在ahf模式下操作，以滤除存在于asd的输入端处的谐波；使反相器在rec模式下操作，以调节流入驱动器输入端并且流入二极管的阳极的再生能量；并且在驱动器输入端未接收再生能量并且存在于驱动器输入端/输出端处的谐波的特征在于低于预设阈值的情况下，使反相器去激活。

已根据优选的实施方案描述了本发明，并且认识到，除了明确指出的那些以外，等同形式，替代形式和修改形式也是可能的并且在附加权利要求书的范围内。